城市主干道跨鐵路橋方案設(shè)計(jì)

譚 晟, 陳玉剛, 賴良俊, 宋隨弟

(中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司，四川 成都 610031)

城市主干道跨鐵路橋方案設(shè)計(jì)

譚 晟, 陳玉剛, 賴良俊, 宋隨弟

(中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司，四川 成都 610031)

根據(jù)鄭州市主干道長(zhǎng)江路跨鐵路橋橋址區(qū)域現(xiàn)狀及規(guī)劃等概況，提出了三種方案進(jìn)行設(shè)計(jì)。綜合比較了三種方案的優(yōu)缺點(diǎn)，最終決定采用鋼-混結(jié)合梁斜拉橋方案，為類似項(xiàng)目橋梁方案設(shè)計(jì)提供參考。

橋梁； 方案； 設(shè)計(jì)

長(zhǎng)江路跨鐵路橋位于鄭州市南部的金水管城片區(qū)，跨越京廣鐵路干線和鄭州客技站。本橋梁為城市主干道，建成后將連接長(zhǎng)江路與紫荊山路、航海路、通站路，形成東西、南北向的骨干通道，成為鄭東、金水管城、二七等片區(qū)溝通的重要紐帶。對(duì)于完善鄭州市“環(huán)線+放射”型城市主骨架路網(wǎng)，構(gòu)筑快速繞城快速路環(huán)具有重要意義。

1 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

(1)道路等級(jí)：城市主干道。

(2)橋梁寬度：主橋(左右幅合修)38.5 m，引橋(左右幅合修，標(biāo)準(zhǔn)寬)25 m。

(3)荷載標(biāo)準(zhǔn)：城A荷載，人群按《城市橋梁荷載設(shè)計(jì)準(zhǔn)則》規(guī)定取值。

(4)設(shè)計(jì)車速：80 km/h。

(5)地震烈度：地震基本烈度按Ⅶ度設(shè)計(jì)，Ⅷ度設(shè)防。

2 橋梁方案控制因素

紫荊山路、長(zhǎng)江路組合立交工程長(zhǎng)江路主線高架橋跨越京廣鐵路干線(通行動(dòng)車及客、貨車)和鄭州客技站，其下方場(chǎng)地條件復(fù)雜，鐵路管線和設(shè)施眾多。京廣鐵路干線7條股線，其中自西向東第5、6條為客運(yùn)線，其余為貨運(yùn)線；客技站14條股線，股線間距比較密集，主要是用于客車進(jìn)出檢修；京廣路干線與客技站之間為檢修車間。

2.1 總體路線方案

(1)因路線平面線形和滿足高架橋與其他道路交通銜接功能的需要，跨鐵路主橋兩側(cè)邊跨均進(jìn)入了路線平面曲線和變寬分叉區(qū)(兩側(cè)主線橋均有匝道橋接入)。

(2)小里程側(cè)因A匝道接入主橋，限制主橋邊跨大小，制約橋梁方案配跨。

(3)主橋兩側(cè)緊接匝道均無變速車道漸變段，全橋車道布置為3車道+4車道不對(duì)稱布置。

2.2 跨電氣化鐵路影響

根據(jù)電氣化鐵路結(jié)構(gòu)凈空控制應(yīng)按照雙層集裝箱運(yùn)輸控制, 因此鐵路限界采用8.05 m, 考慮上跨結(jié)構(gòu)與電氣化鐵路接觸網(wǎng)承力索安全距離不小于0.8 m, 同時(shí)考慮橋梁施工選擇掛籃等施工設(shè)備的操作空間要求, 結(jié)構(gòu)最小控制點(diǎn)凈空選擇采用8.05 m+0.8 m+3.5 m=12.35 m。橋梁邊緣與電氣化接觸網(wǎng)立柱之間凈距不小于3 m，橋墩距接觸網(wǎng)回流線凈距不小于2 m。該橋小里程主墩施工時(shí)，需對(duì)鐵路路基進(jìn)行必要的防護(hù)，保證鐵路路基的穩(wěn)定及運(yùn)營(yíng)安全。

3 橋梁方案介紹

3.1 鋼-混結(jié)合梁斜拉橋(方案一)

主橋采用雙塔雙索面鋼-混結(jié)合梁斜拉橋(圖1)，跨徑布置123 m+304 m+123 m，主梁采用工字型鋼縱梁，梁高2.5 m，縱梁間距31 m，橫梁間距4 m。橋面板采用C60預(yù)制混凝土板，板厚26 cm;斜拉索標(biāo)準(zhǔn)索距為12 m。主塔采用外傾雙柱式混凝土塔。橋塔錨固方式采用鋼錨箱錨固，主梁采用錨拉板錨固。橋面全寬為38.5 m，高塔橋面以上塔高86 m。主墩每個(gè)承臺(tái)下接32根直徑1.8 m的鉆孔灌注樁。

圖1 鋼-混結(jié)合斜拉橋結(jié)構(gòu)示意

主梁鋼材采用耐候鋼。這類鋼的主要特點(diǎn)是在大氣中最初表面也產(chǎn)生銹蝕,但經(jīng)過一段時(shí)間以后,它的表面生成致密而穩(wěn)定的銹層,從而阻止了銹蝕的發(fā)展。經(jīng)濟(jì)性上，耐候鋼材料的一次性投資略高于同等級(jí)普通合金鋼材，但從橋梁成品角度看，由于工廠和現(xiàn)場(chǎng)減少了部件的表面處理和涂料，所以無論近期遠(yuǎn)期都具有一定的經(jīng)濟(jì)效益，耐久性上；由于耐候鋼良好的耐腐蝕性，避免了后期維護(hù)對(duì)鐵路運(yùn)營(yíng)的干擾和影響。

主梁采用懸臂拼裝施工跨越京廣鐵路干線和鄭州客技站(施工期間在京廣路和客技站上方搭設(shè)防護(hù)棚架)，剩余邊跨主梁采用支架拼裝施工。方案一設(shè)計(jì)效果見圖2。

3.2 混凝土主梁鋼橫梁斜拉橋(方案二)

主橋采用雙塔雙索面混凝土邊主梁鋼橫梁斜拉橋(圖3)，跨徑布置123 m+304 m+123 m。主梁采用混凝土邊主梁，梁高2.5 m，縱梁間距30.75 m，橫梁間距4 m。橋面板采用C60現(xiàn)澆混凝土板，板厚26 cm。斜拉索標(biāo)準(zhǔn)索距為8 m。主塔采用A型混凝土塔。橋面全寬為38.5 m，高塔橋面以上塔高86 m。主墩每個(gè)承臺(tái)下接32根直徑1.8 m的鉆孔灌注樁。

圖2 方案一效果

圖3 混凝土主梁鋼橫梁斜拉橋結(jié)構(gòu)示意

主梁采用懸臂澆筑和支架澆筑的施工方法?？缭骄V鐵路干線和鄭州客技站(施工期間在京廣路和客技站上方搭設(shè)防護(hù)棚架)采用懸臂澆筑施工，剩余邊跨主梁采用支架澆筑施工。方案二設(shè)計(jì)效果見圖4。

圖4 方案二效果

3.3 下承式鋼箱系桿拱橋(方案三)

長(zhǎng)江路跨鐵路橋主橋方案三采用了跨徑275 m的下承式系桿拱橋(圖5)。主拱采用鋼箱截面，拱軸線之間跨度為275 m，矢跨比采用1/5，拱肋寬度為3.0 m，拱肋高度從拱腳6.8 m變化到拱頂4.0 m。橋面全寬39 m。主橋箱梁采用斜腹鋼箱梁，梁高3.0 m。下部結(jié)構(gòu)采用矩形墩，承臺(tái)分修，每個(gè)承臺(tái)下接12根直徑2.0 m的鉆孔灌注樁。

一般拱橋結(jié)構(gòu)施工可采用懸拼拱肋再吊裝主梁結(jié)構(gòu)的施工方案，但在施工期間對(duì)運(yùn)營(yíng)鐵路干擾很大，實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)較大，難以得到鐵路部門的認(rèn)可。而采用本橋型結(jié)構(gòu)可采用頂推法施工，主梁及鋼箱拱肋可在西側(cè)空地上搭設(shè)支架預(yù)先拼裝完成，再縱向頂推就位，施工期間需在鐵路股道空地處設(shè)置臨時(shí)支墩，對(duì)鐵路有一定的干擾。同時(shí)主橋結(jié)構(gòu)在平面上可以避開路線匝道分叉口變寬處，能夠降低設(shè)計(jì)和施工難度。

3.4 方案比較

長(zhǎng)江路跨鐵路主橋三種方案比較表見表1。

表1 長(zhǎng)江路跨鐵路主橋方案經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較

方案一結(jié)構(gòu)輕盈，造型新穎，與環(huán)境融合好；結(jié)合梁主梁采用錨拉板錨固，后期橋面換索對(duì)鐵路影響較小；結(jié)合梁采用耐候鋼，不需要涂裝，減少了建設(shè)時(shí)間；后期免維護(hù)，節(jié)約維護(hù)成本；施工難度較小，施工工期相對(duì)較短,對(duì)鐵路影響較小。缺點(diǎn)是工程造價(jià)相對(duì)較高。

圖5 下承式鋼箱系桿拱橋結(jié)構(gòu)示意

方案二造型挺拔大氣，與環(huán)境融合好；工藝成熟，施工難度較?。辉靸r(jià)相對(duì)較低。缺點(diǎn)是工期較長(zhǎng)，對(duì)鐵路影響較大；后期換索對(duì)運(yùn)營(yíng)鐵路存在安全風(fēng)險(xiǎn)。

方案三造型優(yōu)美，與環(huán)境融合好。采用頂推法施工，需在鐵路股線之間設(shè)置臨時(shí)支墩，其施工期間對(duì)鐵路有較大影響。

通過工程造價(jià)、建設(shè)周期、橋梁造型與周圍景觀協(xié)調(diào)及對(duì)橋下京廣鐵路、客技站的影響等方面的比較，方案一可實(shí)施性更強(qiáng)，作為推薦方案，方案二作為備選方案，方案三不予推薦。

4 結(jié)束語

本文對(duì)長(zhǎng)江路跨鐵路橋主橋設(shè)計(jì)提出了三種方案進(jìn)行比選，最終推薦鋼-混結(jié)合梁斜拉橋方案。在方案比選過程中，筆者對(duì)各方案進(jìn)行了詳細(xì)的分析和比較，以期為此類項(xiàng)目橋梁的方案設(shè)計(jì)提供參考。

[1] 戚志河,陳玉剛,石少華,等.張家壩州河大橋初步設(shè)計(jì)方案比選[J]. 四川建筑, 2013(8):108-110.

[2] 陳立平.甬江大橋方案設(shè)計(jì)及分析研究[D].浙江大學(xué), 2007.

U442.5+2

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[定稿日期]2015-04-17